보안 시스템 응용 Report 3D 프린팅 20091532 김경만

목 차 3D 프린팅의 정의 3D 프린팅의 역사 3D 프린팅의 원리 3D 프린팅의 방식 3D 프린팅의 장,단점 목 차 3D 프린팅의 정의 3D 프린팅의 역사 3D 프린팅의 원리 3D 프린팅의 방식 3D 프린팅의 장,단점 3D 프린팅의 사례 3D 프린팅의 현황 3D 프린팅의 미래

3D 프린팅의 정의 3D 프린팅이란 미리 입력한 설계도에 따라 3차원 입체 물품을 찍어내는 것

3D 프린팅의 원리 PC나 3D 스캐너 등으로 3D 모델링 3D프린터에 Data형식으로 전송 3D프린터가 출력

3D 프린팅의 역사 3D프린팅의 역사는 약 1980년대로부터 시작됨 -1984년 Charles Hull이 디지털 데이터로부터 물리적인 3D 물체 프린팅하는 기술을 최초로 발명 Charles Hull -1986년 Charles Hull은 3D 프린팅 기술을Stereolithography라 이름 붙이고 SLA 방식의 특허권을 획득, 3D Systems 회사 를 설립하고 최초의 상업용 프린팅 머신을 개발 -1988년 Soctt Crump가 FDM방식을 발명, 1년 뒤 Stratasys 회사 설립 -1990년 Stratasys 회사가 FDM방식의 3D 프린터를 판매 Soctt Crump -1992년 DTM회사는 최초의 SLS 방식을 이용한 프린트를 판매 -1993년 MIT 대학에서 3DP방식을 창안하고 특허를 획득 -1996년 Stratasys와 3D Systems, Z Corporation 회사들은 서로 각자의 3D프린팅 기술을 이용한 제품 출시 2005년 Z Corporation회사에서 스펙트럼 Z510을 출시 최초의 컬러 3D 프린트

3D 프린팅의 역사 2006년 자가 복제가 가능한 3D프린터 개발을 목표로 렙랩 프로젝트 시작 2008년 렙랩(Rep Rap)의 최초 버전 공개 자신의 부품을 50% 가량 자가 생산이 가능 2010년 Southampton 대학 기술자들에 의하여 세계 최초 3D 프린터로 제작한 시험용 비행체의 비행에 성공 Rep Rap 2011년 Urbee라는 이름의 차 몸체 전체가 3D프린터로 제작된 최초의 자동차 시제품을 공개 Shapeway와 Continuum 패션은 최초로 3D 프린터를 이용한 비키니를 출력 2012년 Soctt Crump가 발명한 FDM 방식의 20년 특허가 만료됨 2014년 DTM회사에서 고안한 SLS 방식의 특허가 2월에 만료됨 3D프린터 자동차

3D 프린팅의 방식 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식 3D 프린팅 방식은 크게 4가지로 분류됨 SLA , SLS, FDM, 3DP 방식이 대표적, 그 외에도 여러 가지 방식이 많음 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식 -SLA방식은 Charles Hull이 최초로 발명 하고 특허 낸 기술 광경화성 수지가 담긴 수조 안에 저전력·고밀도의 UV레이저를 투시하여 경화 시키는 방식으로 적층 -조형판 위에 지지대를 조성하고 조형하고자 하는 모델의 아랫부분부터 경화 및 적층 이 방식은 정밀도가 높고 표면조도가 우수하지만 출력 후 세척과정에서 시간을 많이 소요하고 광경화성 수지의 단가가 비싸다는 단점이 있음 지지대 광 경화성 수지가 담긴 수조 저전력 고밀도의 UV 레이저

3D 프린팅의 방식 2. SLS(Selective Laser Sintering) 방식 -SLS방식은 DTM회사에서 최초로 사용함 분말 재료를 얇게 깔아 레이저로 선택된 부분만을 녹이고 굳히는 것을 반복하여 적층하는 방식 이 방식은 분말을 꽉 채우고 만드는 방식이기 때문에 굳어지지 않은 분말들이 지지해주어 지지대가 필요 없음 -사용 가능한 재료가 매우 광범위(플라스틱 ~ 금속)하며 조형속도가 다른 3D프린팅 방식보다 빠름 -레이저를 쏘아 만드는 방식이기 때문에 기계 자체가 비쌈 -만들 때 사용하는 재료가 무엇이냐에 따라 매번 셋팅을 해야 하는 불편함이 있음

3D 프린팅의 방식 3. FDM(Fused Deposition Modeling) 방식 -FDM방식은 Soctt Crump가 발명하고 특허를 냈지만 2012년에 특허가 만료됨 실 같은 필라멘트형태의 열가소성 물질을 노즐 안에서 녹여 아주 얇은 필름형태로 출력하여 한층 한층 적층 해나가는 방식,뽑아져 나온 필라멘트는 상온에서 경화됨 이 방식은 다른 3D프린터에 비해 장치와 구조가 비교적 간단해 비용이 절감 -오픈소스 형태로 개발되었고 특허가 2012년 6월에 만료가 되어 누구나 사용할 수 있음 -표면 조도 퀄리티가 높지 않고 세부사항을 구현하기가 힘듬 -SLA방식처럼 지지대가 필요하며 제작속도가 매우 느림

3D 프린팅의 방식 4. 3DP(3Dimensional Printing) 방식 -3DP방식은 MIT대학에서 창안하고 특허를 받음 SLS방식과 마찬가지로 분말을 얇게 깔지만 레이저로 녹이고 굳히는 방식이 아닌 접착제를 분사하여 굳히는 방식 -3DP방식의 가장 큰 장점은 쉽게 색깔을 입힐 수 있다는 것인데 접착제와 동시에 칼라용액을 분사하면 간단하게 색을 입힐 수 있음 -레이저를 이용하는 것이 아닌 접착제를 분사하여 굳히는 것이기 때문에 제품의 내구성이 접착제에 의존 해야하는 단점이 있음

장점 단점 3D 프린팅의 장,단점 3D 프린팅의 큰 장점은 하나의 물건을 제작하는 데에 비용이 적게 들고 어떠한 모양이든 자유자제로 만들 수 있음 기존의 플라스틱 모형 제조방법에서는 틀을 만들어야 하므로 비용이 높아지지만 3D프린터는 모형 틀 없이 제조 가능해서 다품종 소량생산에 유리 단점 3D 프린터는 아직까지 속도와 효율성이 공장의 기계보다 현저하게 떨어짐 한번에 여러 원료를 동시에 쓸 수 없기 때문에 다양한 원료를 필요로 하는 모형에는 제한적임 출력 할 수 있는 물건의 크기가 제한적임 대중화가 되면 범죄에 악용될 확률이 매우 높음

3D 프린팅의 사례 의료 분야 자동차 분야 -2013년 서울 삼성 병원(원장 송재훈)은 부비동암을 적용, 수술 후 부작용 중 하나인 얼굴 함몰 가능성을 최소화 하는데 성공했다. 3D프린팅을 이용한 수술은 국내에선 최초로 시도된 것으로 얼굴 뼈 골격의 모형을 본떠 수술 중 예상되는 얼굴 골격 절제범위, 두께, 방향 등을 정확히 파악해 성공적인수술을 성공해냈다. 자동차 분야 -최근 현대 자동차에서 3D프린터로 자동차 제작에 비용과 시간을 절감함 아직 상용화 단계는 아니지만 시제품 제작용도로 활용해 만들어 본 결과 기존 부품 개발비와 시간을 약 75%나 줄이는 놀라운 효과를 보였다.

3D 프린팅의 사례 음식 분야 -2012년 코넬 대학 연구팀은 가정에서 사용할 수 있는 커스텀쿠키를 제작할 수 있는 아직은 오레오 과자의 크림을 커스텀 하는 정도에 그침

3D 프린팅의 현황 현재 3D 프린터의 시장 규모는 일반 프린터에 비해 매우 미미한 수준임 하지만 미래를 내다 보았을 때 매우 높은 성장세를 기대하게 됨 3D 프린터 시스템 판매와 서비스를 통한 매출은 2009년에서 2013년 사이 두배로 급증 하면서 전 세계가 이 기술을 주목하고 있으며 현재 미국의 3D Systems와 Stratasys가 글로벌 시장의 70%이상을 장악하고 있음 3D프린팅 기술의 역사를 함께 해온 두 기업이 3D프린트의 대중화와 글로벌 대기업들의 시장 진입이 예상되면서 엄청난 수익 창출과 파급효과가 예상됨

3D 프린팅의 미래 하지만 지적 재산권 보호 등 제도 정비가 필요함 제품을 만들 수 있음 -기존의 대량생산과는 다르게 맞춤형 생산이 증가할 것으로 전망함 -온라인으로 설계도 및 데이터의 공유, 상거래가 활성화 될 것으로 예측 -집에 가전제품이라든지 특정 부품이 필요한 물건이 고장이 날 경우 제작사 측의 도면이나 설계 데이터를 통해 집에서도 부품을 제작 가능 하지만 지적 재산권 보호 등 제도 정비가 필요함 -3D 프린터를 이용해 권총이나 칼 등 불법 무기를 생산 할 가능성이 있어서 그에 따른 규제를 해야 함 -인터넷이나 다른 경로를 통해 설계도나 디자인을 무단 도용 할 가능성이 있음 지적 재산권 보호 관련 법안 정비가 필요

참고한 자료 http://www.icbanq.com/shop/event/3d_print/3d_04.asp 전자부품 쇼핑몰 IC뱅크 http://4dwel.com/3dprinter/sub0203.html 3D프린터 교육 아카데미 http://www.kocca.kr/knowledge/publication/ct/__icsFiles/afieldfile/2013/04/25/TEP1exF4OLYo.pdf CT 인사이트 3D프린팅 기술 동향 https://mirror.enha.kr/wiki/3D%20%ED%94%84%EB%A6%B0%ED%84%B0 엔하 위키 3D 프린터 http://story.pxd.co.kr/810 3D프린터 기초편, 응용편 글로벌 3D 프린터 산업 기술 동향 분석 / 한국 기계 연구원 곽기호, 박성우 3D프린팅 표준기술 및 시장동향 / 박세환 2013.09.10 KB daily 지식 비타민 : 3D프린터 시장 현황과 파급 효과 / 김홍태 2013.06.18